Bảng 3.1.1. kết quả tính nhiệt của Q­

Q1(kW)	Q2(kW)	Q3(kW)	Q4(kW)	Q5(kW)	Q6(kW)	QI(kW)
12,6	40,03	6,01	0,92	1,04	13,551	74,151

Q_II = C_k × G_k × Δt_k.

C_k = 0,39 kJ/kgK: nhiệt dung riêng của kim loại làm khuôn.

G_k: Tổng khối lượng khuôn đựng sản phẩm.

+ Tính G_k:

Mỗi một khoang có chứa 20 khuôn, mà một tủ có 10 khoang đựng sản phẩm.

Vậy tổng số khuôn là: 20 × 10 = 200 khuôn

Khối lượng của mỗi khuôn là: 1,6 kg

Vậy tổng khối lượng khuôn là:

G_k = 200 ×1,6 = 320 kg/mẻ.

Δt_k: độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối qua trình làm đông của khuôn:

Δt_k = t_k1 – t_k2

t_k1 = 22⁰C: nhiệt độ ban đầu của khuôn.

t_k2 = -40⁰C: nhiệt độ của khuôn cuối quá trình làm đông .

Δt_k = 22 – (-40) = 62⁰C

Q_II = 0,39 × 320 × 62 = 7737,6 kJ/mẻ

Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:

Q_II = kJ/h =1,075 kW

Q_III = C_kk× G_kk × Δt_kk

= C_kk × V_kk × _kk × Δt_kk

Trong đó:

C_kk = 1,013 kJ/kgK: nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ –40⁰C

_kk = 1,515kg/m³: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ –40⁰C

Δt_kk: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối quá trình làm đông của không khí trong tủ.

Δt_kk = 22 – (-40) = 62⁰C

V_kk: thể tích của không khí trong tủ: V_kk = V_tt

V_tt: thể tích trong của tủ.

V_tt = L^’ × W^’× H^’

Với: L^’ = 3380mm

W^’ = 1560mm

H^’ = 1750mm.

V_tt = 3,38 ×1,56 × 1,75 = 9,227 m³

V_kk =× 9,227 = 6,151 m³.

Q_III = 1,013 × 6,151 × 1,515 × 62 = 585,27 kJ/mẻ

Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:

Q_III = KJ/h = 0,081 kW

3.1.1.4. Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài qua kết cấu bao che

Q_IV = Q_V,T + Q_S + Q_C

Trong đó:

Q_V,T : dòng nhiệt xâm nhập qua vách và trần.

Q_S: dòng nhiệt xâm nhập qua sàn.

Q_C: dòng nhiệt xâm nhập qua cửa.

+ Dòng nhiệt xâm nhập qua vách trần:

Q_V,T = K_V,T × F_V,T × Δt

Trong đó:

K_V,T : hệ số truyền nhiệt của vách và trần tủ.

1: lớp Inox.

2: lớp polyurethan cách nhiệt.

Từ cấu trúc của vách và trần tủ ta có:

K_V,T =

Trong đó:

Δt: độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ.

Δt = t_mt – t_tt

t_mt = 22⁰C : nhiệt độ bên ngoài tủ.

t_tt = -40⁰C : nhiệt độ bên trong tủ.

= 22 – (-40) =62⁰C

F_V,T : tổng diện tích mặt ngoài của vách và trần.

F_V = 2 ×1,56 × 2,05 = 6,396m²

F_T = 1,56 × 3,68 = 5,74m²

F_V,T = 6,396 + 5,74 = 12,136m²

Q_V,T = 0,286 ×12,136 × 62 = 215,19 W = 0,215 kW

Q_S =K_S × F_S × .

Từ cấu trúc của sàn ta có:

Trong đó:

K_S = = 0,286 W/m².K

F_S : diện tích mặt ngoài của sàn.

F_S = 1,56 × 3,68 = 5,74 m²

Q_S = 0,286 × 5,74 × 62 = 101,7 W = 0,102 kW

+ Dòng nhiệt xâm nhập qua cửa:

Q_C = K_C × F_C ×

1: lớp Inox.

Từ cấu trúc của cửa ta có:

Trong đó:

K_C =W/m².K

F_C: tổng diện tích mặt ngoài của cửa tủ.

F_C = 2 × 3,68 ×2,05 = 15,088m²

Q_C = 0,32 ×15,088 × 62 = 299,34 W = 0,299 kW

Bảng 3.1.2. Kết quả tính nhiệt của Q_IV

Dòng nhiệt thành phần	Công thức	K(W/m2K)	F(m2)	Nhiệt tải(KW)
QV,T		0,286	12,136	0,215
QS		0,286	5,74	0,102
QC		0,32	15,088	0,299
0,616

3.1.1.5. Dòng nhiệt xâm nhập vào tủ do mở cửa để kiểm tra sản phẩm.

Q_V = n × q × F_C

Trong đó:

n : số lần mở cửa: n =1 lần.

q: dòng nhiệt riêng khi mở cửa, q = 32W/m²

F_C: diện tích trong của cửa tủ (2 mặt chính).

F_C = 2 × L^’× H^’ = 2 × 3,38 × 1,75 = 11,83m²

Q_V = 1× 32 ×11,83 = 378,56W = 0,387 kW

Q_tx = 74,151 + 1,257 + 0,081 + 0,616 + 0,387 = 76,49 kW

Bảng 3.1.3. Tổng hợp kết quả tính nhiệt của tủ đông tiếp xúc

STT	Dòng nhiệt chính	Dòng nhiệt thành phần	Công thức	K(W/m2.K)	F(m2)	Nhiệt tải (kW)
1	QI		Q 1 = C1.G.(t1­-tđb)			12,6
			Q2=L.G.W			40,03
			Q3=C3.G.W.			6,01
						0,92
						1,04
						13,551
2	QII					1,257
3	QIII					0,081
4	QIV			0,286 0,286 0,32	12,136 5,74 15,088	0,215 0,102 0,299
5					11,83	0,387
Tổng nhiệt tải: Qtx = 76,49 (kW)

3.1.2. TÍNH NHIỆT TẢI CỦA TỦ ĐÔNG BĂNG CHUYỀN IQF

3.1.2.1. TÍNH NHIỆT TẢI CỦA IQF

+ Tổng lượng nhiệt của tủ đông băng chuyền được tính bởi công thức.

Q_IQF = Q_sp + Q_kk + Q_bc + Q_mt + Q_đc+ Q_lk

Trong đó:

Q_sp : Nhiệt lượng cần lấy ra từ sản phẩm để hạ nhiệt độ của sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống nhiệt độ yêu cầu của quá trình làm đông.

Q_bc : Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của băng chuyền.

Q_kk: Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí trong tủ.

Q_mt: Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài qua kết cấu bao che của tủ.

Q_đc: Nhiệt lấy ra từ động cơ.

Q_lk: Nhiệt tổn thất do lọt khí bên ngoài vào trong tủ.

Q_sp = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅

Q₁: Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm giảm nhiệt độ của nó trước khi có sự đóng băng của nước trong nó.

Q₂: Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm kết tinh nước trong đó.

Q₃: Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông.

Q₄: Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước không đóng băng trong thực phẩm đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông.

Q₅: Nhiệt lượng cần lầy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô cuối quá trình làm đông.

+ Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm giảm nhiệt độ của nó trước khi có sự đóng băng của nước trong nó.

Q₁ = C₁ × G × (t₁ – t_đb )

Trong đó:

C₁: nhiệt dung riêng của sản phẩm trước khi nước trong nó đóng băng.

C^’: nhiệt dung riêng của nước: C^’ = 4,186 kJ/kg.K

C^’’: nhiệt dung riêng của chất khô.

C^’’ = 1,0451,463 kJ/kg.K

Chọn C^’’ = 1,3 kJ/kg.K

= 80%: hàm lượng nước trung bình có trong cá.

C₁ = 4,186 × 0,8×1,3 × (1-0,8) = 3,6 kJ/kg.K

G: Khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =700 kg/h

t₁ =20 ⁰C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm trước khi cấp đông.

t_đb = -1⁰C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản.

Q₁ =3,6 × 700 × [20 –(-1)] = 52920 kJ/h = 14,7 kW

+ Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm kết tinh nước trong đó.

Q₂ = L × G × W ×

Trong đó:

L = 333,6 kJ/kg: nhiệt đóng băng của nước đá.

G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =700 kg/h

= 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản.

W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản.

Q₂ = 333,6 × 700 × 0,9 × 0,8 = 168134,4 kJ/h = 46,7 kW

+ Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông.

Q₃ = C₃ × G × × W × (t_đb –t₂)

Trong đó:

C₃ = 2,09 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của nước đá.

G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G = 700 kg/h

W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản.

t_đb = -1⁰C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản.

t₂ : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông.

t₂ =

Ta có: t_bm = t_kk + (5 10) = -40 +8 = -32 ⁰C: nhiệt độ của bề mặt sản phẩm cuối quá trình làm đông.

= -18 ⁰C: nhiệt độ tâm sản phẩm cuối quá trình làm đông.

t₂ =

Q₃ = 2,09 × 700 × 0,8 × 0,9 × [-1 –(-25)] = 25280,64 kJ/h = 7,02 kW

+ Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước không đóng băng trong thực phẩm đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông.

Q₄ = C₄ × G × × (1 – W) × (t_đb –t₂ )

Trong đó:

C₄ = 2,9 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của nước trong thực phẩm.

G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =700 kg/h

W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản.

Q₄ = 2,9 × 700 × 0,8 × (1 –0,9) × [-1 –( -25)] = 3897,6 kJ/h = 1,08 kW

+ Nhiệt lượng cần lầy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô cuối quá trình làm đông.

Q₅ = C^’’× G × (1 - ) × (t_đb –t₂ )

Trong đó:

G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =700 kg/h

t_đb = -1⁰C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản.

t₂ = -25⁰C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông.

Q₅ = 1,3 × 700 × (1 – 0,8) × [-1 – (-25)] = 4368 kJ/h = 1,21 KW